CryomiRs调控大熊猫精子冷冻保存效果的作用机制研究
批准号:
31570533
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
曾长军
依托单位:
学科分类:
C0312.保护生物学
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
张明、马恒东、康波、张燕、常玉、代定卉
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中文摘要
精子冷冻保存在大熊猫种质资源保护和人工繁育中具有重要的作用。但是大熊猫冷冻精液人工授精的产仔率低下,导致冷冻精液利用效率极差,原因在于冷冻对大熊猫精子的损伤及作用机制尚不明确。miRNA在精子发生和成熟过程中具有重要的调控作用,并能影响受精后早期胚胎的发育。CryomiRs是耐寒性昆虫和冬眠动物中一类与抗冷/抗冻相关的miRNAs。我们前期研究发现,冷冻能够诱导精子miRNA表达的变化,推测miRNA及靶基因可能参与调控精子重要的生理生化过程,影响精子的冻后质量和受精效果。因此,本项目拟采用miRNA高通量测序、流式细胞分析和miRNA干扰等技术,探讨冷冻过程中大熊猫精子CryomiRs表达规律及其靶基因作用的信号途径,揭示miRNA调控大熊猫精子冷冻保存效果的作用机制,从新的角度阐明大熊猫冷冻精液人工授精效率低下的原因,为优化和改善大熊猫精子冷冻稀释液提供新的思路。
英文摘要
Spermatozoa cryopreservation plays an important role in the long-term storage of giant panda genetic resources and artificial breeding. However, the unidentified action and cryoinjury mechanism result in low birth rate and poor utilization efficiency using artificial insemination with frozen-thawed semen of giant panda. microRNA (miRNA) can regulate spermatogenesis, maturation process of spermatozoa, and also effect the early embryonic development after fertilization. CryomiRs, a cold-associated family of miRNAs, are mainly involved in cold or freezing tolerance in some insects and hibernating mammals under extreme environmental stresses through the depression of metabolic rate and other physiological and biochemical processes. Our previous study indicated that cryopreservation can induce miRNA expression changes and probably modulate metabolic-related physiological and biochemical processes of spermatozoa. It was hypothesized that miRNAs and their target genes may participate in the regulation of important physiological and biochemical process of spermatozoa, and then affect post-thawed semen quality and its fertilization effects of giant panda. To identify this hypothesis, this project aims to detect the cryomiRs expression and the signal pathways of their target genes using high-throughput miRNA sequencing, flow cytometry and RNA interference techniques, and to explore the mechanism of miRNAs modulating the cryopreservation effects of giant panda frozen semen, and try to explain, from a new point of view, the reason of low efficiency of artificial insemination with frozen-thawed semen and provide a new idea for the optimization and improvement of the freezing extenders of giant panda spermatozoa.
人工授精技术在大熊猫的保护与繁育工作中扮演着至关重要的角色。但绝大多数大熊猫人工授精采用新鲜精液进行,采用大熊猫冷冻精液人工授精也取得了一定的成功,但是产仔率低下、解冻后精子活力也较低,导致大熊猫冷冻精液人工授精推广和使用受到极大限制。因此,揭示大熊猫精子在冷冻保存过程中的冷冻损伤及其作用机制,为进一步改善和优化大熊猫精液冷冻稀释液、提高大熊猫繁殖率和人工授精产仔率等具有重要的科学和实践价值。同时,对家养动物精子冷冻保存相关研究也具有重要的参考意义。本研究主要通过检测大熊猫精子在冷冻保存过程中与冷冻损伤和抗冻性按的转录组mRNA和非编码RNA,如miRNA、lncRNA和piRNA的表达变化,揭示CryomiRs与精子冷冻损伤、抗冻性、活力和受精力相关的分子信号途径。主要结果如下:.(1)冷冻前后大熊猫精子中转录组mRNA、非编码的miRNA、lncRNA和piRNA均发生了显著的差异表达;.(2)进一步分析发现,与精子功能相关的信号通路如嗅觉传导、Ca2+信号途径与精子抗冻性相关;与精子凋亡相关的P53、PI3K-AKT等信号通路中相关miRNAs及其靶基因以及与精子代谢相关的miRNA及其靶基因的差异表达,从而影响精子的活力、受精能力及抗冻性等功能。.(3)发现一个与精子糖代谢相关的miR-26a及其靶基因PDHX。进一步在猪精子中的验证表明,miR-26a介导PDHX调控丙酮酸向乙酰辅酶A的转化,揭示其调控精子的存活和活力的分子机制。.(4)比较分析揭示了与精子抗冻性密切相关的嗅觉受体-嗅觉传导-CNG离子通道及其调控途径,相关后续研究正在进行之中。. 综上所述,通过对大熊猫精子冷冻前后差异表达的CryomiRs及其靶基因的分析和验证,对揭示冷冻保存过程中精子的冷冻损伤和抗冻机制,改善和优化精子冷冻稀释液,提高大熊猫和猪冷冻精液人工授精推广与应用等具有重要的科学和实践价值。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
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专利列表
Differences in the expression of microRNAs and their predicted gene targets between cauda epididymal and ejaculated boar sperm
附睾尾部与射精公猪精子之间 microRNA 表达及其预测基因靶点的差异
DOI:10.1016/j.theriogenology.2016.07.012
发表时间:2016-12-01
期刊:THERIOGENOLOGY
影响因子:2.8
作者:Chang, Yu;Dai, Ding-hui;Zeng, Chang-jun
通讯作者:Zeng, Chang-jun
Exploration of miRNA and mRNA Profiles in Fresh and Frozen-Thawed Boar Sperm by Transcriptome and Small RNA Sequencing
通过转录组和小 RNA 测序探索新鲜和冻融公猪精子中的 miRNA 和 mRNA 谱。
DOI:10.3390/ijms20040802
发表时间:2019-02-02
期刊:INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES
影响因子:5.6
作者:Dai, Ding-Hui;Qazi, Izhar Hyder;Zeng, Chang-Jun
通讯作者:Zeng, Chang-Jun
miR-26a is Involved in Glycometabolism and Affects Boar Sperm Viability by Targeting PDHX
miR-26a 参与糖代谢并通过靶向 PDHX 影响公猪精子活力。
DOI:10.3390/cells9010146
发表时间:2020-01-01
期刊:CELLS
影响因子:6
作者:Wang, Wencan;Liang, Kai;Zeng, Changjun
通讯作者:Zeng, Changjun
High throughput small RNA and transcriptome sequencing reveal capacitation-related microRNAs and mRNA in boar sperm.
高通量小 RNA 和转录组测序揭示了公猪精子中与获能相关的 microRNA 和 mRNA。
DOI:10.1186/s12864-018-5132-9
发表时间:2018-10-11
期刊:BMC genomics
影响因子:4.4
作者:Li Y;Li RH;Ran MX;Zhang Y;Liang K;Ren YN;He WC;Zhang M;Zhou GB;Qazi IH;Zeng CJ
通讯作者:Zeng CJ
Cryopreservation of boar sperm induces differential microRNAs expression.
公猪精子的冷冻保存会诱导差异性 microRNA 表达。
DOI:10.1016/j.cryobiol.2017.04.013
发表时间:2017-06
期刊:Cryobiology
影响因子:2.7
作者:Zhang Yan;Dai Dinghui;Chang Yu;Li Yuan;Zhang Ming;Zhou Guangbin;Peng Zhanghua;Zeng Changjun
通讯作者:Zeng Changjun
ATP-柠檬酸裂解酶调控膜脂质/胆固醇合成与蛋白乙酰化影响猪精子冻后活力及受精能力的分子机制
- 批准号:32372886
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:50万元
- 批准年份:2023
- 负责人:曾长军
- 依托单位:
miR-26a/PDHX甲基化模式对猪精子代谢和活力的影响
- 批准号:31872356
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:59.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:曾长军
- 依托单位:
猪精子冷冻保存与凋亡调控因子caspase的关系研究
- 批准号:30901028
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:曾长军
- 依托单位:
国内基金
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